الدرس 110 : تركيب المحتوى الجينى

>

المحتوى الجينى لفرد ما : 

هو كل الجينات (أو DNA ) الموجودة فى خلية هذا الفرد . 

توصل العلماء الباحثون عام 1977م إلى معرفة ترتيب الجينات على DNA فى الخلية بعد أن تمكنوا من تحديد تتابعات النيوكليوتيدات فى جزيئات DNA و RNA . 

يحتوى DNA على جينات تحمل التعليمات اللازمة لبناء : 

♢ المركبات البروتينية بأنواعها ( كالإنزيمات والهرمونات ) وتنسخ بوسيط هو M-RNA . 

♢ تتابع النيوكليوتيدات التى ينسخ منها جزيئات r-RNA ( الريبوسومى ) الذى يدخل فى بناء الريبوسومات ( تنسخ بدون وسيط M-RAN) . 

♢ تتابع النيوكليوتيدات التى ينسخ منها جزيئات t.-RNA ( الناقل ) ( تنسخ بدون وسيط M-RNA ) . 

أنواع تلك الجينات الثلاثة تسمى المحتوى الجينى . 

الجينات فى أوليات النواة : 

تمثل الجينات المسئولة عن بناء RNA ( الرسول + الناقل ) والبروتينات معظم المحتوى الجينى بمعنى أن كل الجينات مفعلة . 

الجينات فى حقيقيات النواة : 

♢ تمثل الجينات المسئولة عن بناء RNA ( الرسول + الناقل ) والبروتينات أقل من 70 % من المحتوى الجينى وباقى الجينات غير معلومة الوظيفة ( بلاشفرة معروفة ) . 

♢ توجد أجزاء عديدة من DNA لا تمثل شفرة لبناء RNA أو البروتينات أطلق عليها العلماء أسماء كثيرة 

( أكثر تسمية معروفة هى أنترونات وتطلق على الأجزاء التى ليس بها شفرة وأكسونات وتطلق على الأجزاء التى بها شفرة ) . 

كمية البروتينات التى تنتجها أجسامنا مختلفة على حسب الحاجة : 

لذلك قد توجد نسخ عديدة من الجين المسئول عن تخليق بروتين ما ( جينات متكررة ) فى النواة أكثر من نسخ الجين المسئول عن تكوين بروتين آخر . 

DNA المتكرر ( جينات متكررة فى الخلايا ) : 

تكرار بعض تتابعات القواعد النيتروجينية فى جزئ DNA ( المحتوى الجينى ) فيوجد منها نسخ عديدة , وقد تمثل تلك التكرارات شفرة ( أى لها دور واضح ) وقد لا تمثل شفرة ( ليس لها دور واضح ) . 

لكن معظم جينات المحتوى الجينى فى الخلية توجد بنسخة واحدة . 

أمثلة لتكرارات فى جزئ DNA تمثل شفرة : 

تتكرر الجينات الخاصة ببناء RNA الريبوسومى ( الذى يدخل فى بناء الريبوسومات وهى مصانع البروتينات ) 

والجينات الخاصة ببناء البروتينات الهستونية ( التى لها دور فى تقصير جزئ DNA ) 

بمئات النسخ فى خلايا حقيقيات النواة حيث تحتاجها الخلية بكميات كبيرة . 

فوجود العديد من نسخ الجينات يسرع من إنتاج الخلية للريبوسومات والهستونات . 

أمثلة لتكرارات فى جزئ DNA لا تمثل شفرة ( غير مفهومة ) : 

يتكرر تتابع النيوكليوتيدات القصير التالى (A-G-A-A-G) حوالى مائة ألف مرة (100,000) فى منتصف أحد صبغيات ذبابة الفاكهة ( الدروسوفيلا ) بدون أن يفهم سبب ذلك . 

وهذا التتابع وغيره من التتابعات لا يمثل أى شفرة ( ليس لها دور واضح ) . 

أجزاء أخرى من DNA ليس بها شفرة : 

♢ الحبيبات الطرفية الموجودة عند أطراف بعض الصبغيات ( أطراف DNA فى الصبغى ) بها DNA لا يحتوى على شفرات (يعنى لا يعبر عن أى حمض أمينى بمعنى أنه لا يترجم إلى بروتين ) تحافظ على تركيب الصبغى , يقول العلماء عنها أنها كبسولات حامية لأطراف الـDNA من الإنزيمات المحطمة له تشبه القطع البلاستيكية التى تكون فى مقدمة الأحذية لحمايتها وحفظها . 

♢ فى بداية كل جين يوجد مناطق بلاشفرات حيث أنها تمثل إشارة للمناطق التى سيبدأ عندها نسخ m-Rna من هذا الجين . 

♢ كمية كبيرة من الـ DNA فى المحتوى الجينى لحقيقيات النواة لا تمثل شفرة ( أكثر من 30% من الجينات ) . 

فقد لاحظ العلماء أن : 

♦ كمية صغيرة فقط من الـ DNA  فى النبات والحيوان هى التى تحمل شفرة بناء البروتينات . 

♦ كمية الـ DNA فى المحتوى الجينى لكائن حى ليس لها علاقة بمقدار تعقد ذلك الكائن أو عدد البروتينات التى يكونها فمثلاً : 

حيوان السلمندر ( من البرمائيات ) : 

يوجد به أكبر وأطول محتوى جينى حيث تحتوى خلاياه على كمية من الـ DNA تعادل 30 مرة قدر الـDNA الموجود فى الخلايا البشرية ومع ذلك تنتج خلاياه كمية أقل من البروتين بسبب وجود كمية كبيرة من DNA بلا شفرة . 

مثال آخر : القمح : 

يحتوى جينوم القمح على 17مليار زوج من النيوكليوتيدات أما الجينوم البشرى فيحتوى على 3,3 مليار زوج من النيوكليوتيدات فقط . 

إذن : 

♢ رقى الكائن الحى يتوقف على كمية البروتين التى ينتجها وليس كمية الـ DNA فى خلاياه . 

♢ يوجد علاقة طردية بين تكرار الجين وكمية الإنتاج من البروتين . 

وظيفة أجزاء الـ DNA التى لا تمثل شفرة : 

♢ الحبيبات عند أطراف الصبغى تعمل على إحتفاظ الصبغيات بتركيبها الكيميائى ( بمعنى آخر تعمل على تماسك الصبغيات ) . 

♢ فى بداية كل جين تمثل إشارات للمناطق التى يجب أن يبدأ عندها بناء RNA الرسول (m-RNA) وهذه المناطق تعتبر هامة فى بناء البروتين  .

مما سبق يمكن عقد مقارنة بين DNA فى أوليات النواة و DNA فى حقيقيات النواة :

   ملحوظة :

* المناطق المشفرة وغير المشفرة فى الجين وتعديلات مابعد النسخ : 

- فى حقيقيات النواة عند نسخ جين على DNA لتحويله إلى m-RNA هذا الجين قد يحتوى على مناطق غير مشفرة لاتدل على أى حمض أمينى وبالتالى لا تحمل تعليمات لبناء أى بروتين ( غير فعالة ) فأكثر من 30 % من طول DNA لايحمل شفرة ، فيكون m-RNA أقصر من طول الجين ( عدد النيوكليوتيدات أقل ) حيث أنه تم التخلص من الأجزاء التى نسخت على m-RNA من الأجزاء غير الفعالة والتى لن تدخل فى تكوين البروتين وذلك فى النواة قبل خروجه للسيتوبلازم , أما فى أوليات النواة  فإن طول m-RNA يساوى طول الجين تقريباً لأن معظمه يحمل شفرة وراثية . 

- كذلك يتم إضافة ذيل على النهاية 3` من m-RNA إسمه عديد الأدينين لحمايته من التحلل بإنزيمات السيتوبلازم التى تفصله إلى نيوكلويتدات وبالتالى تُخرب الشفرة الوراثية المحمولة عليه . 

- كذلك يتم إضافة غلاف واق على النهاية 5` يساعده فى التعرف على الريبوسومات ( مكان تصنيع البروتين ) والإرتباط بها . 

ملحوظة : 

يطلق على تتابعات النيوكليوتيدات على m.rna إسم شفرة وراثية فهى القابلة للترجمة إلى البروتين المقابل ويطلق على تتابعات نيوكليوتيدات DNA إسم الجين ولايطلق إسم شفرة وراثية عليها إلا بشكل مجازى كقولنا أجزاء من DNA بلاشفرة . 

بالضبط كما تم إطلاق إسم بويضة على الخلية البيضية الثانوية التى تخرج يوم التبويض من مبيض الأنثى .

• شارك هذه المقالة